BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Sabuk adalah elemen mesin yang menghubungkan dua buah puli yang digunakan untuk mentransmisikan daya. Sabuk digunakan dengan pertimbangan jarak antar poros yang jauh, dan biasanya digunakan untuk daya yang tidak terlalu besar. Belt biasanya dibuat dari kulit, karet, kapas dan paduanya. Besar daya yang ditransmisikan dit ransmisikan tergantung pada beberapa faktor seperti, laju/kecepatan sabuk, besar tegangan sabuk, sudut kontak antara sabuk dengan puli kecil dan kondisi sabuk yang digunakan. Dalam kata lain sabuk adalah loop dari bahan yang fleksibel digunakan untuk menghubungkan dua atau lebih berputar poros mekanis. Sabuk dapat digunakan sebagai sumber gerak, untuk mengirimkan daya secara efisien, atau untuk melacak gerakan relatif. Sabuk yang dilingkarkan atas katrol . Dalam sistem katrol dua, sabuk dapat mendorong katrol dalam arah yang sama, atau sabuk dapat menyeberang, sehingga arah poros adalah sebaliknya. Sebagai sumber gerak, sebuah ban berjalan adalah salah satu aplikasi di mana sabuk disesuaikan untuk terus membawa beban antara dua titik. Sabuk atau yang dikenal akrab dengan sebutan belt adalah suatu komponen yang termasuk vital dimana dari belt ini nanti akan meneruskan sebuah gaya yang diterima dari pulley untuk nanti diteruskan kepada gaya gerak mekanik.dimana apabila sebuah sabuk atau belt mempunyai kwalitas kwalita s yang jelek jel ek dan tidak sesuai standart maka umur kerjanyapun akan pendek sekali. Dalam kehidupan sehari-hari alat alat permesinan merupakan alat yang penting untuk menunjang peralatan peralatan yang berbesic keteknikan. Dalam hal ini perencanaan v-belt haruslah tepat demi mendapatkan kerja v-belt yang efiktif ,maksimal serta ekonomis, Sabuk V sangat di butuhkan untuk mendukung kerja suatu alat permesinan oleh karna itu ide Ide pengembangan atau inovasi penggunaan nya harus ada, setidaknya kalaupun itu sulit seorang enginer harus dapat merancang atau membuat Sabuk V dapat bekerja dengan efektif dan maksimal,
1
1.2
Rumusan Masalah
1. Berapa besar tegangan statik pada v-belt yang terdapat pada motor Yamaha Mio ? 2. Berapa besar jarak defleksi pada v-belt Yamaha Mio ketika perputaran mesin di 500 RPM (ban belakang belum berputar) ?
1.3.
Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui cara kerja Sabuk V pada motor yamaha mio 2. Untuk mengetahui berapa besar tegangan statik dan jarak defleksi di v-belt Yamaha Mio di 500 RPM (ban belakang belum berputar)
1.4. Batasan Penelitian
1. Kami hanya meneliti Perhitungan tegangan statik dan jarak defleksi pada V belt motor yamaha mio di 500 RPM 2. kami tidak meneliti material apa yangg terdapat pada v-belt Yamaha Mio 3. Kami tidak meneliti sestem pendingin pada v-belt Yamaha Mio
2
BAB II DASAR TEORI
2.1.
Pengertian Sabuk V
Sabuk V dalah Sabuk atau belt terbuat dari karet dan mempunyai penampung trapezium. Tenunan, teteron dan semacamnya digunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar. Sabuk V dibelitkan pada alur puli yang berbentuk V pula. Bagian sabuk yang membelit akan mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Sabuk V digunakan untuk mentransmisikan daya dari poros yang satu ke poros yang lainnya melalui pulley yang berputar dengan kecepatan sama atau berbeda. Puli V belt merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk mentransmisikan daya seperti halnya sproket rantai dan roda gigi. V-belt dibuat dari rajutan benang (fabric) dan tali (cord) yang didalamnya terdapatkaret (rubber) dan ditutup dengan fabric dan karet seperti ditunjukkan pada Gambar 1 (a).Belt dicetak ke sebuah bentuk trapezoidal (bentuk penampangnya) dan dibuat tidak berujung. V-belt sangat cocok untuk transmisi jarak pendek. Sudut untuk V-belt biasanya dari 30° sampai 40°. Daya yang ditransmisikan diakibatkan oleh aksi desak (wedging) antara belt dan alur V dalam pulley
Gambar 1: Penampang V-belt dan alur V pada pulley
3
Celah (clearance) harus diberikan pada bagian bawah alur seperti ditunjukkan pada Gambar 1 (b), agar mencegah goresan pada bagian bawah yang bisa menjadikan penipisan karena aus. Untuk menaikkan daya out put, V-belt dioperasikan secara berganda (side by side). Ini perlu dicatat bahwa dalam V-belt ganda, seluruh belt membentang pada laju yang sama sehingga beban yang diberikan juga sama pada setiap belt.
2.2.
Tipe Sabuk V dan Pulley
V-Belt standar
Harganya murah dan pasarannya luas. Biasa digunakan untuk mesin-mesin industri umum. Batas temperatur penggunaan sampai 60 oC.
V-Belt unggul
Bentuk sama seperti V standar namun tahan minyak, oli, listrik statis, serta memiliki kekuatan yang tinggi. Tahan hingga 90 oC.
V-Belt berpenampang pendek
Tahan lenturan pada kecepatan tinggi, bisa untuk otomotif dan pulley berukuran kecil. Tahan hingga temperatur 90 oC.
V-Belt light duty
hanya untuk tugas yang ringan. Tahan lenturan pada kecepatan tinggi. Tahan hingga 60 oC.
V-Belt sudut sempit
Mampu mentransmisikan daya yang besar. Untuk mesin-mesin industri. Mampu tahan hingga 90 oC.
V-belt sudut lebar
Untuk transmisi kecepatan tinggi dan daya besar dengan pulley kecil dan sempit. Biasanya untuk otomotif. Tahan hingga 80 oC.
V-Belt variation speed
Tahan lenturan ketika terjadi perubahan kecepatan putar. Tahan hingga 90 oC
Menurut standar India (IS:2494-1974), V-belt dibuat dalam lima tipe yaitu A,B,C,D, dan E. Dimensi untuk V-belt standar ditunjukkan pada Tabel 1. Pulley untuk
4
V-belt dibuat dari besi cor atau baja untuk menurunkan berat. Dimensi untuk standar pulley alur-V ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 1: Dimensi standar V-belt menurut IS:2494-1974
Tabel 2: Dimensi standar pulley alur-V menurut IS:2494-1974.
2.3.
Keuntungan dan Keruugian Sabuk V
a. Keuntungan Sabuk V 1.
Penggerak V-belt lebih kokoh akibat jarak yang pendek diantara pusat pulley.
2.
Gerakan adalah pasti, karena slip antara belt dan alur pulley diabaikan.
3.
Karena V-belt dibuat tanpa ujung dan tidak ada gangguan sambungan, oleh karena itu pergerakan menjadi halus.
4.
Mempunyai umur yang lebih lama, yaitu 3 sampai 5 tahun.
5.
Lebih mudah dipasang dan dibongkar.
6.
Belt mempunyai kemampuan untuk melindungi beban kejut ketika mesin distart.
7.
Mempunyai rasio kecepatan yang tinggi (maksimum 10).
5
8.
Aksi desak belt dala alur memberikan nilai rasio tarikan yang tinggi. Oleh karena itu daya yang ditransmisikan oleh V-belt lebih besar dari pada belt datar untuk koefisien gesek, sudut kontak dan tarikan yang sama dalam belt.
9.
V-belt dapat dioperasikan dalam berbagai arah, dengan sisi tight belt pada bagian atas atau bawah. Posisi garis pusat bisa horizontal, vertical atau miring.
b. Kerugian Sabuk V 1. V-belt tidak bisa digunakan untuk jarak pusat yang panjang, karena berat per unit panjang yang besar. 2. V-belt tidak bisa tahan lama sebagaimana pada belt datar. 3. Konstruksi pulley untuk V-belt lebih rumit dari pada pulley dari belt datar. 4. Karena V-belt mendapat sejumlah creep tertentu, oleh karena itu tidak cocok untuk penerapan kecepatan konstan. 5. Umur belt sangat dipengaruhi oleh perubahan temperature, tarikan belt yang tidak tepat dan panjang belt yang tidak seimbang. 6. Tarikan sentrifugal mencegah penggunaan V-belt pada kecepatan di bawah 5 m/s dan di atas 50 m/s.
2.4.
Sabuk V pada Motor Yamaha MIO
6
2.4.1. Karakteristik Sabuk V pada Yamaha mio 115 cc, hampir sama dengan sabuk pada kendaraan motor yang memiliki transimisi otomatis. Sabuk V genuine Yamaha termasuk dalam kategori sabuk kualitas tinggi yang bisa bertahan sampai pemakaian motor 15000-20000 (km). tetapi tergantung dari kondisi pemakaian, karakter jalan yang dilalui setiap hari,dan perawatannya.Jika motor sering kena macet atau sering jalan diadaerah pegunungan biasanya v-belt cepat aus. Material penyusun sabuk V Yamhaa mio terdiri dari fabric yang dicampur dengan bahan rubber sebagai material yang terdapat pada bagian paling luar dari sabuk. Di bawah lapisan tersebut terdapat material fabric, kedua lapisan ini mengelilingi sabuk V atau biasa disebut lapisan pelindung, sedangkan pada bagian dalamnya terdapat material cords dan material rubber (tepat di bawah cords), kedua lapisan ini terbentang sepanjang sabuk V. 2.4.2. Cara Kerja Sabuk V Pada Motor Yamaha Mio
Cara kerja Sabuk V yang terdapat pada motor yamaha mio sama seperti cara kerja Sabuk V di motor-motor auto transmision pada umumnya. yaitu menggunakan Sistem CVT (Continously Variable Transmission), adalah sistem otomatik yang
7
dipasang pada beberapa tipe sepeda motor saat ini. Sistem ini menghasilkan perbandingan reduksi secara otomatis sesuai dengan putaran mesin, sehingga pengendara terbebas dari keharusan memindah gigi sehingga lebih nyaman dan santai. Contoh sistem transmisi otomatis / cvt (Mio, Spin, Vario,dll) Mesin matik atau CVT(Continuously Varible Transmission). terdapat tiga komponen utama yaitu puly depan(Drive Pulley), puly belakang(Driven Pulley) dan v belt. Puly depan dihubungkan ke crankshaft engine(kruk-as),
Driven pulley tidak
berhubungan secara langsung ke sumbu/as roda belakang, akan tetapi driven pulley dihubungkan dengan as gear box. Gear box inilah yang berperan dalam penyaluran energi mekanik terakhir ke roda. Pada saat stationer atau putaran rendah, puly depan memiliki radius yang kecil dibandingkan dengan puly belakang atau rasio gigi ringan. Seiring dengan bertambahnya putaran mesin (rpm), maka puly depan radiusnya juga ikut membesar sedangkan puly belakang justru mengecil atau sama dengan rasio gigi berat. Untuk kerja v-belt hanya menghubungkan kedua puly tersebut agar dapat berjalan secara bergantian. Jadi saat puly depan membesar maka yang menyebabkan puly belakang mengecil adalah karena desakan dari v-belt, karena panjang v-belt selalu sama pada proses ini. Karena kerja CVT yang linear, maka mesin matik dapat menghasilkan akselerasi yang halus tanpa adanya kehilangan tenaga. Mekanisme V-belt tersimpan dalam ruangan yang dilengkapi dengan sistim pendingin untuk mengurangi panas yang timbul karena gesekan sehingga bisa tahan lebih lama. Sistim aliran pendingin V-belt ini dibuat sedemikian rupa sehingga terbebas dari kotoran / debu dan air. Lubang pemasukan udara pendingin terpasang lebih tinggi dari as roda untuk menghindari masuknya air saat sepeda motor berjalan di daerah banjir.
( Putaran Rendah Dan Tinggi RPM Motor Terhadap Belt )
8
2.5.
Tegangan Statik dan Gaya Defleksi
. V-belt
V-belt dapat mentransmisikan daya dengan baik pada rentang tegangan yang cukup lebar. Teknisi yang berpengalaman dapat mengembangkan ”perasaannya” untuk melakukan penyetelan terhadap tegangan v-belt pada rentang ini. Namun untuk mengoptimalkan umur dan performa sabuk serta menghindari tegangan pada poros dan bantalan yang tidak diinginkan, perlu dihitung dan diukur tegangan yang diberikan berdasarkan beban yang akan bekerja. Standar untuk menghitung ini mengacu kepada standar yang dikeluarkan oleh Mechanical Power Transmission Association (MPTA). Standar ini dapat digunakan untuk penggerak dengan v-belt jenis classic, yang menghubungkan dua puli seperti rencana penelitian. Cara ini dikenal juga dengan metode defleksi gaya ( force deflection). Metode ini menerjemahkan tegangan statik menjadi gaya defleksi yang diberikan pada sabuk dan menghasilkan defleksi dengan norma defleksi q, sebesar 1/64” tiap 1 inci panjang span ( Ls) atau 1,6 mm tiap 100 mm span, hal ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Pengukuran defleksi v-belt
Defleksi sabuk diukur ditengah span dalam arah tegak lurus span ( Ls). Jarak defleksi q, dalam satuan inci yang disyaratkan dihitung dengan rumus:
9
dimana panjang span (Ls) dapat dihitung dengan rumus:
( )
dimana:
Ls = panjang rentangan (inci) C = Jarak antar poros (inci) D,d = Diameter puli (inci)
Besarnya tegangan pada v-belt idealnya adalah tegangan terendah dimana sabuk tidak akan slip pada kondisi beban tertinggi, lihat Gambar di bawah ini. Hal ini akan menghasilkan umur sabuk yang paling baik dan beban pada poros yang rendah.
Vektor tegangan statik sabuk Metode praktis untuk menghitung dan mengukur tegangan statik (static tension) sabuk berdasarkan beban/daya rencana dihitung dengan rumus:
dimana =
( ) * () ()+ = Tegangan statik sabuk (lb),
= Faktor koreksi busur kontak = Daya rencana (hp)
W
= Berat sabuk tiap kaki satuan panjang (lb)
V
= Kecepatan sabuk (fpm)
= kontanta gravitasi : 32.2 ft/sec2 = Jumlah sabuk yang digunakan
10
Tabel Berat sabuk (W ) dan faktor modulus sabuk( Ky) Penampang Sabuk
Berat Sabuk W (lb/ft)
Faktor Modulus sabuk
3L
0.04
5
4L
0.06
6
5L
0.09
9
A
0.07
6
AX
0.06
7
B
0.13
9
BX
0.11
10
C
0.23
16
CX
0.21
18
D, DX
0.42
30
3V, 3VX
0.05
3
5V
0.14
12
5 VX
0.12
13
8V, 8VX
0.37
22
Faktor koreksi busur K θ, dapat dihitung dengan rumus:
dimana R adalah rasio tegangan yang dihitung dengan rumus:
dan θ = sudut busur kontak dari diameter puli terkecil dalam satuan derajat:
11
Daya rencana dihitung dengan rumus (HP):
kecepatan sabuk dapat dapat dihitung dengan rumus:
12
BAB III METODOLOGI PERANCANGAN
3.1. Jenis Perancangan
Penulisan laporan Perencanaan sabuk pada mekanisme sabuk V kendaraan sepeda motor automatic Yamaha Mio sporty 115cc ini termasuk jenis penelitian kuantitatif, ini dikarenakan dalam laporan perancangan ini menggunakan data numerik dalam penganalisaan laporan rancangan.
3.2. Waktu dan tempat penelitian
Penulisan laporan perancangan ini menghabiskan waktu 3 minggu pada semester 4 pada tahun ajaran 2013/2014. Penelitian laporan perencanaan sabuk pada mekanisme sabuk V di kendaraan sepeda motor automatic Yamaha mio sporty 115cc, ini dilakukan pada salah satu rumah kediaman mahasiswa pada kelompok kami, dikarenakan rumah kediamannya memungkinkan untuk membongkar blok CVT (ruang untuk pulley dan sabuk V) pada kendaraan motor automatic Yamaha mio sporty 115cc dan dinilai lebih aman.
3.3. Data dan Pengumpulan Data
Perencanaan sabuk kendaraan pada mekanisme sabuk V sepeda motor automatic Yamaha mio 115cc menggunakan beberapa data input yang langsung diambil dari lokasi penelitian dengan tujuan agar data tersebut lebih akurat dan bisa digunakan untuk mempermudah perencanaan monoshock absorber
ini. Selain mengambil data dari
lokasi penelitian, data juga diambil dari buku elektronik dan dari internet. Data primer penulis didapatkan dengan pengukuran secara manual oleh penulis laporan yang terjun langsung kelokasi pengambilan data. Data diambil dengan instrument ukur sederhana lalu dicatat untuk diolah lebih lanjut nantinya. Data Primer
Jumlah mata
78 mata
Diameter
85,1 cm
Lebar V-belt atas
18,80 mm
13
Lebar V-blet bawah
13,70 mm
Tinggi V-belt
10,02 mm
Jarak sumbu antar pully
28,5 cm
3.4. Variabel Perancangan
Variabel penelitian pada laporan Perencanaan sabuk pada mekanisme sabuk V kendaraan sepeda motor automatic Yamaha mio 115cc ini adalah mendapatkan dimensi dan karakteristik dari komponen-komponen yang ada pada sabuk v di motor tersebut untuk tujuan menghitung berapa besar tegangan statik dan gaya defleksi guna membuat perancangan sabuk V.
3.5. Flow Chart 3.5.1. Jarak defleksi
Sabuk V
Jarak antar poros (C) Diameter 2 Pulley
Panjang Rentangan ( Ls )
Defleksi 1/64 tiap 1 inchi
Jarak Defleksi
panjang rentangan
14
3.5.2. Tegangan Statik
Konstanta gravirasi
Tegangan
Jumlah sabuk
Statik
Berat sabuk
Sabuk V
Kecepatan sabuk
Diameter RPM
1,15
Daya Rencana
daya motor
Sudut ( ) Rasio Tegangan (R)
Faktor koreksi busur kontak (
)
3.6. Teknik Analisis Data
Penulis menggunakan teknik analisis data kuantitatif. Ini dikarenakan untuk mempermudah pengerjaan, data data ini diolah untuk mendapatkan hasil yang diinginkan tentang perencanaan sabuk pada mekanisme sabuk V kendaraan sepeda motor automatic Yamaha mio 115cc.
15
3.7. Sabuk yang diamati
Penampakan Sabuk, Pulley 1, Pulley 2
Penampakan Pulley 1 (depan)
16
Pulley 2 (belakang)
Penampakan Sabuk V
17
BAB IV PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pengukuran
Jarak antar pulley (C)
= 28,5 cm
= 11,22047 in
Diameter Pulley 1 (D)
= 11 cm
= 4,3307 in
Diameter Pulley 2 (d)
= 3 cm
= 1,1811 in
Daya Motor (500rpm) (P)
= 0,362 Hp
Revolutions Per Minute
= 500 RPM
Jumlah Sabuk (
)
=1
4.2. Perhitungan Jarak Defleksi
4.2.1. Rumus Yang Digunakan
( ) Ls = panjang rentangan (inci) C = Jarak antar poros (inci) D,d = Diameter puli (inci)
4.2.2. Perhitungan Jarak defleksi
=
=
=
18
=
=
√
= 11,3303 in
4.3. Perhitungan Tegangan Statik 4.3.1. Rumus Yang Digunakan
( ) * () ()+ = Tegangan statik sabuk (lb),
= Faktor koreksi busur kontak = Daya rencana (hp)
W
= Berat sabuk tiap kaki satuan panjang (lb) (Tabel 1)
V
= Kecepatan sabuk (fpm)
= kontanta gravitasi : 32.2 ft/sec2 = Jumlah sabuk yang digunakan
4.3.2. Faktor Koreksi Busur Kontak
sudut busur kontak dari diameter puli terkecil dalam satuan derajat (
( ) ( ) = = =
19
Rasio Tegangan (R)
R = 4,726 Faktor Koreksi Busur Kontak (
()
=
= 1,25 x 0,788 = 0,985 4.3.3. Daya Rencana (
(0,362)
= 1,5663 Hp
4.3.3. Kecepatan sabuk (fpm)
4.3.4. Perhitungan Tegangan Statik
( ) *() ()+ 20
( ) *( ) ()+ [] [] =
=
= 63,7654+0,2238 =63,98923 lb
21
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Sabuk V dalah Sabuk atau belt terbuat dari karet dan mempunyai penampung trapezium. Digunakan untuk mentransmisikan daya dari poros yang satu ke poros yang lainnya melalui pulley yang berputar dengan kecepatan sama atau berbeda. Dibuat dari rajutan benang (fabric) dan tali (cord) yang didalamnya terdapatkaret (rubber) dan ditutup dengan fabric dan karet. Perhitungan jarak defleksi pada sabuk V pada Yamaha mio di 500 rpm (ban belakang belum berputar) yaitu 11,3303 inchi atau setara dengan 4,461 cm. Sedangkan perhitungan gaya statik yang terjadi pada sabuk V di kondisi yang sama yaitu 500 rpm didapatkan angka 63,98923 lb (pound) atau setara dengan 28.5763 Kg. Jadi sabuk yang bergerak pada keadaan statis masih memiliki jarak defleksi dan gaya statiknya bisa dihitung, jika kita mengetahui Jarak antar pulley, diameter kedua Pulley, rpm, daya yang didapat berdasarkan rpm yang kita tentukan.
5.2. Saran
Sabuk V yang terdapat pada kendaraan motor dengan transmisi otomatis adalah termasuk bagian inti, karena sabuk itulah yang mentransmisikan daya dari mesin ke ban belakang agar motor bisa bergerak, cara pemakaian sangat mempengaruhi pada umur dari sabuk itu sendiri, jangan meningkatkan rpm ketika kita melakukan pengereman, karena akan memaksa mesin meningkatkan putaran sedangkan ban tidak dalam kondisi bebas untuk bergerak, jangan melebihi batas beban yang dianjurkan yaitu 140 kg (Yamaha mio sporty 115cc) karena beban yang
22
berlebihan akan memberatkan kinerja dari sabuk dan membuatnya cepat aus. Oleh karena itu disarankan untuk selalu menjaga ketahanan sabuk dengan trus memeriksa setiap 10.000 km, dan menggantinya secara berkala di 15000-20000 km. Setiap 3ribu km harus rajin membersihkan filter cvt, jika sudah rusak filter tersebut wajib diganti. Karena jika filter cvt tidak dibersihkan kotoran akan menyumbat sirkulasi udara yang berfungsi untuk mendinginkan ruang cvt, dan jika filter sudah tidak bisa menampung kotoran maka kotoran akan masuk ke ruang cvt dan akan bikin selip sabuk dan juga sistem pendinginan pada sabuk juga psti tergangu karena sirkulasi udara yang masuk tidak pada batas normal.
23
DAFTAR PUSTAKA
http://aripitstop.com/2013/04/15/v-belt-putus-karena-kurang-perawatan/ http://ilmupenting-aremania.blogspot.com/2010/10/mio-bore-up150cc.html http://agus69.blogdetik.com/bermanfaat/sistem-transmisi-otomatis/ http://faridamiki.blogspot.com/2013/12/cara-kerja-cvt.html http://elemen-mesin.blogspot.com/2013/01/transmisi-sabuk.html https://bukuharian1.wordpress.com/tag/mesin-motor/ http://en.wikipedia.org/wiki/Yamaha_Mio http://purnama-bgp.blogspot.com/2013/03/prinsip-kerja-cvt-continousvariabel.html Sularso dan Kiyokatsu Suga. Dasar Perencanaan dan Pemilihan elemen mesin. 2004. E-book silalahi, freddy dan hamsi, alfian. Study Kasus Audit Maintenance Meisin Pemindah Bahan Pada Belt Conveyor Dan Wheel Loader Di Pabrik Kertas (Pulp) Pada Pt Toba Pulp. lestari. 2013. jurnal e-dinamis
24
